عملية تحضير مادة كاثود فوسفات الحديد الليثيوم

بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية ، فإن فوسفات حديد الليثيوم له كثافة طاقة عالية ، وقدرته النظرية المحددة هي 170 مللي أمبير / جرام ، وبطاريات حمض الرصاص 40 مللي أمبير / جرام ؛ سلامة عالية ، إنها حاليًا أكثر مواد الكاثود أمانًا لبطاريات الليثيوم أيون ، ولا تحتوي على عناصر معدنية ضارة ؛ عمر طويل ، أقل من 100٪ DOD ، يمكن شحنه وتفريغه أكثر من 2000 مرة ؛ أداء شحن جيد وسعر منخفض وحماية البيئة.

باعتبارها بطارية خضراء ثانوية عالية الأداء ، تتميز بطارية ليثيوم أيون بجهد عالٍ ، وكثافة طاقة عالية (بما في ذلك طاقة الحجم ، والطاقة النوعية للكتلة) ، ومعدل تفريغ ذاتي منخفض ، ونطاق درجة حرارة تشغيل واسع ، ودورة حياة طويلة ، وحماية البيئة ، ولها مزايا عدم وجود تأثير للذاكرة ويمكن شحنها وتفريغها بتيار كبير.

يتم تحديد تحسين أداء بطاريات الليثيوم أيون إلى حد كبير من خلال تحسين أداء مواد القطب ، وخاصة مواد الكاثود.

في الوقت الحالي ، أكثر مواد الكاثود التي تمت دراستها على نطاق واسع هي licoo2 و linio2 و limn2o4 ، إلخ. ومع ذلك ، نظرًا لسمية الكوبالت والموارد المحدودة ، يعد تحضير نيكل الليثيوم أمرًا صعبًا ، وأداء الدورة الضعيفة والأداء العالي لدرجات الحرارة لمنغنات الليثيوم تقييد تطبيقها وتطويرها.

عملية تحضير مادة كاثود فوسفات الحديد الليثيوم

لذلك ، فإن تطوير مواد كاثود جديدة عالية الطاقة وغير مكلفة أمر بالغ الأهمية لتطوير بطاريات أيونات الليثيوم.

أداء فوسفات الحديد الليثيوم

(1) كثافة الطاقة العالية:

تبلغ سعتها المحددة النظرية 170 مللي أمبير / جم ، ويمكن أن تتجاوز السعة المحددة الفعلية للمنتج 140 مللي أمبير / جم (0.2 درجة مئوية ، 25 درجة مئوية) ؛

(2) الأمن:

إنها مادة الكاثود الأكثر أمانًا لبطاريات الليثيوم أيون في الوقت الحاضر ؛ لا يحتوي على أي عناصر معادن ثقيلة ضارة بجسم الإنسان ؛

(3) حياة طويلة:

في حالة 100٪ DOD ، يمكن شحنها وتفريغها أكثر من 2000 مرة. السبب: يتمتع فوسفات حديد الليثيوم بثبات شبكي جيد ، وإدخال أيونات الليثيوم واستخراجها لها تأثير ضئيل على الشبكة ، لذلك لها قابلية انعكاس جيدة. العيب هو أن الموصلية الأيونية للإلكترود رديئة ، وهي غير مناسبة لشحن وتفريغ تيار كبير ، ويتم إعاقتها في التطبيق. الحل: سطح القطب مغطى بمادة موصلة ويستخدم المنشطات لتعديل القطب.

يرتبط عمر خدمة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة استخدامها. ستؤدي درجة حرارة الاستخدام المنخفضة جدًا أو العالية جدًا إلى مخاطر خفية كبيرة في عملية الشحن والتفريغ وعملية الاستخدام. خاصة في استخدام المركبات الكهربائية في شمال الصين ، في الخريف والشتاء ، لا تستطيع بطارية فوسفات الحديد الليثيوم توفير الطاقة بشكل طبيعي أو أن مصدر الطاقة منخفض جدًا ، ويجب تعديل درجة حرارة بيئة العمل للحفاظ على أدائها. في الوقت الحاضر ، فإن الحل المحلي لبيئة العمل ذات درجة الحرارة الثابتة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم يحتاج إلى مراعاة محدودية المساحة. الحل الأكثر شيوعًا هو استخدام اللباد الهوائي كطبقة عازلة.

(4) أداء الشحن: يمكن شحن بطارية الليثيوم مع مادة كاثود فوسفات الحديد الليثيوم بمعدل مرتفع ، ويمكن شحن البطارية بالكامل في غضون ساعة واحدة بأسرع ما يمكن.

عملية إنتاج فوسفات الحديد الليثيوم

1. تجفيف فوسفات الحديد لإزالة الماء

قم أولاً بوزن المواد ، أضف الماء منزوع الأيونات ، واخلطه بالكامل وحركه في خزان الخلط ، والمكونات هي أساسًا فوسفات الحديد وكربونات الليثيوم ومواد أخرى. ناهيك عن كربونات الليثيوم ، فهي مصدرنا الرئيسي للليثيوم. إنه مركب غير عضوي بالصيغة الكيميائية Li2CO3. وهو عبارة عن مسحوق بلوري أحادي الميل أو مسحوق أبيض عديم اللون بكثافة 2.11 جم / سم 3 ونقطة انصهار تبلغ 723 درجة مئوية. حمض ، قليل الذوبان في الماء ، قابل للذوبان في الماء البارد أكثر من الماء الساخن ، غير قابل للذوبان في الكحول والأسيتون. ويتم اشتقاق الفوسفور والحديد بشكل أساسي من فوسفات الحديد ، والمعروف أيضًا باسم فوسفات الحديد العالي ، والأورثوفوسفات الحديد ، والصيغة الجزيئية هي fepo4 ، وهو مسحوق بلوري أحادي الميل أبيض ، أبيض مائل للصفرة ، الكتلة المولية: 150.82 ، قابل للذوبان في حامض الكبريتيك ، غير قابل للذوبان في أحماض أخرى غير قابلة للذوبان في الماء وحمض الخليك والكحول.

(1) عملية التجفيف في غرفة التجفيف: يُملأ الساجار المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بفوسفات الحديد الخام ويوضع في غرفة التجفيف ، ويتم ضبط درجة حرارة غرفة التجفيف على 220 ±

يجف عند 20 درجة مئوية لمدة 6-10 ساعات. يتم تفريغ المواد ونقلها إلى العملية التالية لتلبيدها في فرن دوار.

(2) عملية تلبيد الفرن الدوار: بعد تسخين الفرن الدوار وتمرير النيتروجين لتلبية المتطلبات ، يتم تغذية العلف (من غرفة التجفيف للعملية السابقة).

Material) ، اضبط درجة الحرارة إلى 540 ± 20 ℃ ، وقم بالتلبيد لمدة 8-12 ساعة.

2. عملية خلط المطحنة

أثناء الإنتاج العادي ، يتم تشغيل طاحنتين في نفس الوقت ، والتغذية المحددة وتشغيل الجهازين متماثلان (يمكن تشغيل الجهاز بمفرده أثناء التصحيح). الإجراء كالتالي:

(1) طحن كربونات الليثيوم: تزن 13 كجم من كربونات الليثيوم ، و 12 كجم من السكروز ، و 50 كجم من الماء النقي ، وتخلط وطحن لمدة 1-2 ساعة. يوقف.

(2) الخلط والطحن: أضف 50 كجم من فوسفات الحديد و 25 كجم من الماء النقي إلى المحلول المختلط أعلاه ، واخلط وطحن لمدة 1-3 ساعات. أوقف الآلة وانقل المواد إلى الموزع. أخذ العينات لقياس حجم الجسيمات.

(3) التنظيف: قم بوزن 100 كجم من الماء النقي ، ونظف المطحنة في 3-5 مرات ، وانقل كل المستحضر إلى الموزع.

3. عملية تشتيت المواد لآلة التشتت

2.2 انقل حوالي 500 كجم من المواد (بما في ذلك مادة تنظيف المطحنة) ممزوجة بمطحنتين (أو يتم خلطهما مرتين بمطحنة واحدة) في الموزع معًا ، ثم أضف 100 كجم من الماء النقي ، واضبط سرعة التحريك ، وقم بالتقليب والتفريق تمامًا 1 -2 ساعة ، في انتظار الضخ في معدات التجفيف بالرش.

4. عملية التجفيف بالرش

يتم رش المطاط المخلوط بالضغط ، ويصبح الجزيئات المرغوبة بعد مروره عبر مجفف الرذاذ. مجفف الرذاذ عبارة عن جهاز يمكنه إكمال التجفيف والتحبيب في نفس الوقت. وفقًا لمتطلبات العملية ، يمكن ضبط الضغط ومعدل التدفق وحجم فتحة فوهة مضخة السائل للحصول على الجسيمات الكروية المطلوبة بنسبة حجم معينة.

مبدأ العمل هو أنه بعد تصفية الهواء وتسخينه ، يدخل موزع الهواء في الجزء العلوي من المجفف ، ويدخل الهواء الساخن إلى حجرة التجفيف بالتساوي في شكل حلزوني. يمر سائل التغذية عبر رذاذ الطرد المركزي عالي السرعة في الجزء العلوي من جسم البرج ، ويتم رشه (بالتناوب) في قطرات سائلة تشبه الضباب الدقيقة للغاية ، والتي يمكن تجفيفها إلى منتجات نهائية في فترة زمنية قصيرة جدًا - التلامس الحالي مع الهواء الساخن. يتم إخراج المنتج النهائي باستمرار من أسفل برج التجفيف وفاصل الإعصار ، ويتم تفريغ غاز العادم بواسطة مروحة السحب المستحثة.

(1) اضبط درجة حرارة مدخل آلة التجفيف بالرش إلى 220 ± 20 ° C ، ودرجة حرارة المخرج إلى 110 ± 10 ° C ، ومعدل التغذية إلى 80Kg / hr. ثم ابدأ بالتغذية والتجفيف بالرش للحصول على المواد الجافة.

(2) يمكن تعديل المحتوى الصلب إلى 15٪ ~ 30٪ وفقًا لحجم جزيئات الرش.

شحن بلوك ضغط مادة الكبس الهيدروليكي اضبط ضغط المكبس الهيدروليكي إلى 150 طنًا و 175 طنًا على التوالي ، وقم بتحميل المادة المجففة بالرش في القالب ، وحافظ على الضغط لفترة زمنية معينة ، ثم قم بضغطها في كتلة. يتم تحميله في ساجار ونقله إلى فرن لوحة الدفع. في الوقت نفسه ، تم وضع عدة مجموعات من العينات السائبة للمقارنة مع المواد المضغوطة.

5، تلبيد لوحة دفع الفرن

باستخدام فرن بكرة بطارية الليثيوم لتلبيد المواد المجففة ، يعتمد فرن الأسطوانة المتقدم في السوق تقنية الأشعة تحت الحمراء المتقدمة ومواد الفرن المتقدمة ، مما يحسن الكفاءة الحرارية للمعدات ؛ تعتمد تقنية التحكم في درجة الحرارة المتقدمة لضمان التحكم في درجة الحرارة. صحة؛ استخدام تقنية تصميم جسم الفرن الناضج لضمان توحيد درجة حرارة الفرن ؛ باستخدام آلية نقل علمية ومعقولة لضمان التشغيل السلس والمستقر للوحة الدفع. قم أولاً برفع درجة الحرارة ، وقم بتمرير غاز النيتروجين إلى متطلبات الغلاف الجوي أقل من 100 جزء في المليون ، وادفع الساجار إلى فرن لوحة الدفع ، واضغط على قسم التسخين عند 300-550 درجة مئوية لمدة 4-6 ساعات ؛ قسم درجة حرارة ثابتة عند 750 درجة مئوية لمدة 8-10 ساعات ؛ وقسم التبريد لمدة 6-8 ساعات. ،التصريف.

6. طحن المتداول فائقة الدقة

يتم سحق المواد الملبدة باستخدام معدات الطاحونة النفاثة. مبدأ عمل الطاحونة النفاثة: يتم تسريع الهواء المضغوط إلى تدفق هواء أسرع من الصوت عبر فوهة لافال ثم يتم حقنه في منطقة التكسير لجعل المادة مميعة (يتوسع تدفق الهواء ويصطدم ببعضه البعض في شكل تعليق طبقة مميعة و غليان) ، بحيث يكون لكل جزيء نفس حجم الجسيمات. حالة الحركة. في منطقة التكسير ، تتصادم الجزيئات المتسارعة وتتحطم مع بعضها البعض عند تقاطع الفتحات. يتم نقل المواد المسحوقة إلى منطقة التصنيف عن طريق تدفق الهواء الصاعد ، ويتم فحص المسحوق الناعم الذي يلبي متطلبات حجم الجسيمات بواسطة قناة التصنيف المرتبة أفقيًا ، ويتم إرجاع المسحوق الخشن الذي لا يلبي متطلبات حجم الجسيمات إلى منطقة السحق حتى يستمر سحقها. يدخل المسحوق الناعم المؤهل إلى فاصل الإعصار عالي الكفاءة مع تدفق الهواء المراد تجميعه ، ويتم ترشيح الغاز المحمل بالغبار وتنقيته بواسطة مجمع الغبار ثم يتم تفريغه في الغلاف الجوي.

7. الدرجات المختلطة

بعد خلط مسحوق فوسفات الحديد الليثيوم المسحوق ، يتم تصنيفها وفقًا لحجم الجسيمات. وفقًا لاحتياجاتنا ، يتم إعادة تصنيف الجسيمات الكبيرة جدًا. غالبًا ما تستخدم معدات خلط المسحوق في صناعة الأدوية. تشتمل معدات الخلط الشائعة على خلاط مخروطي حلزوني مزدوج ، وخلاط أفقي بدون جاذبية ، وخلاط كولتر أفقي. ثم يتم غربلة المواد الأرضية وتعبئتها. 5 كجم ، 25 كجم اثنين من المواصفات.

8. الخبز

اخبز مسحوق فوسفات الحديد الليثيوم المؤهل لإزالة الرطوبة. بشكل عام ، يتم استخدام مجفف مخروط مزدوج. مبدأ العمل كالتالي: المجفف ذو المخروط المزدوج عبارة عن خزان دوار مزدوج المخروط. في حالة الفراغ للخزان ، يتم تمرير البخار أو الماء الساخن في الغلاف للتدفئة ، وتتصل الحرارة بالمادة الرطبة من خلال الجدار الداخلي للخزان. يتبخر بخار الماء بعد أن تمتص المادة المبللة الحرارة ويتم ضخها بواسطة مضخة التفريغ من خلال أنبوب العادم الفراغي. لأن جسم الخزان في حالة فراغ ، ودوران جسم الخزان يجعل المادة تنقلب باستمرار لأعلى ولأسفل ، من الداخل والخارج ، وبالتالي يتم تسريع سرعة تجفيف المادة ، وتحسين كفاءة التجفيف ، والغرض من يتم تحقيق تجفيف موحد.

9. التفتيش والتخزين

بعد التجفيف ، يتم اختبار المسحوق وتأهيله ، ثم يتم استخدام معدات تعبئة المنتج النهائي. فحص المنتج ووضع العلامات والتخزين. بما في ذلك: اسم المنتج ، المفتش ، دفعة المواد ، التاريخ.